PROPRIEDADES TÉRMICAS DO AMIDO

A análise térmica é o termo aplicado a um grupo de técnicas, nas quais a propriedade física de uma substância é medida em função do tempo ou da temperatura, enquanto é submetida a uma programação controlada de aquecimento.

Dessas técnicas, as mais utilizadas são: termogravimetria/termogravimetria derivada (TG/DTG) e a calorimetria exploratória diferencial (DSC) (IONASHIRO, 2005).

3.3.6.1 Termogravimetria (TG) e Análise Térmica Diferencial (DTA)

Trata-se de um sistema capaz de medir continuamente a massa de um material enquanto este é submetido a uma programação controlada de temperatura.

Esse sistema foi denominado termobalança e fez surgir a técnica termoanalítica e a termogravimetria (TG) (IONASHIRO, 2005).

Modificações da estrutura molecular ocorrem quando grânulos (amido, por exemplo) são submetidos ao aquecimento. Tal informação é de extrema importância no sentido de avaliar a decomposição de diferentes produtos. A termogravimetria permite conhecer detalhadamente as alterações que o aquecimento pode causar na massa das substâncias e ainda estabelecer a faixa de temperatura em que as mesmas adquirem composição química definida, ou sofrem processos de decomposição (CARVALHO FILHO, 2000).

As cadeias de glucose que constituem o amido são interligadas e enroladas sobre si mesmas e apresentam diferentes graus de hidratação. As reações hidrotérmicas abordam as relações dos grânulos de amido com a água e as variações de temperatura na faixa de 30 ºC a 300ºC provocam alterações estruturais e evidenciam muitas propriedades funcionais de interesse industrial (CEREDA;

VILPOUX, 2003).

Os experimentos onde se avaliam as variações de massa de um material em função da temperatura são realizados em uma termo-balança, que permite a pesagem contínua de uma amostra em função da temperatura, na medida em que essa é aquecida ou resfriada. As curvas TG permitem obter conclusões sobre a estabilidade térmica da amostra, composição, estabilidade dos compostos intermediários, além da composição do resíduo sendo, entre as técnicas termo-analíticas, a mais utilizada (IONASHIRO, 2005).

A termogravimetria é um método basicamente quantitativo, uma vez que a variação de massa pode ser exatamente determinada. Entretanto, o intervalo de temperatura onde essa variação de massa ocorre, é qualitativo, tendo em vista que esse parâmetro depende de fatores instrumentais e características da amostra.

A termogravimetria derivada (DTG) é um recurso matemático que fornece a derivada primeira da curva TG em função do tempo ou da temperatura. O registro é a curva termogravimétrica derivada ou curva DTG. A área dos picos sob a curva DTG é proporcional à perda de massa naquele evento térmico (WENDLANT, 1986).

Já a análise térmica diferencial (DTA), geralmente plotada em conjunto com a curva TG, é uma técnica de medição contínua das temperaturas da amostra e de um material de referência termicamente inerte, à medida que ambos vão sendo aquecidos ou resfriados em um forno. Estas medições de temperatura são diferenciais, pois registra-se a diferença entre a temperatura da referência e a da

amostra, em função da temperatura ou do tempo, dado que o aquecimento ou resfriamento são sempre feitos em ritmo linear (IONASHIRO, 2005).

3.3.6.2 Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)

A Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) tem sido bastante utilizada para estudo de transição de fase de sistemas aquosos de amido. Através desse estudo obtém-se temperaturas e entalpias características da transição, sendo aplicado em ampla gama de pesquisas de polissacarídeos (BELLO-PÉREZ, MONTEALVO;

ACEVEDO, 2006b).

Essa técnica permite avaliar as variações entálpicas que ocorrem com uma dada substância e um material de referência em função da temperatura, enquanto essas são submetidas a uma programação controlada de temperatura (IONASHIRO, 2005).

De acordo com o método de medição utilizado, tem-se o DSC com compensação de potência e o DSC com fluxo de calor. No primeiro, a amostra e a referência são aquecidas ou resfriadas em compartimentos separados, individualmente. Isto torna possível manter a amostra e a referência em condições isotérmicas. Assim, se a amostra sofre alteração de temperatura devido a um evento endo ou exotérmico em função do aquecimento ou resfriamento a que é submetida, ocorre uma modificação na potência da entrada do forno correspondente de modo a anular esta diferença. Isto consiste no “balanço nulo de temperatura” (CARVALHO FILHO, 2000).

O DSC com fluxo de calor possui uma resistência térmica bem-definida.

Nesse sistema, a amostra e a referência são colocadas sobre um disco termoelétrico e aquecidas por uma única fonte de calor. O calor é transferido através do disco para a amostra e a referência e o fluxo de calor diferencial entre os dois é controlado por termopares conectados abaixo do cadinho.

O que vem diferenciar os dois métodos é, principalmente, a maneira na qual os resultados se apresentam. No DSC com compensação de potência, adotou-se a convenção termodinâmica, onde um evento endotérmico é caracterizado por um pico ascendente a partir da linha-base, enquanto que no DSC com fluxo de calor, esse mesmo evento é apresentado num pico descendente. Atualmente, os

dispositivos permitem ao usuário determinar a representação de um evento endo ou exotérmico em uma curva DSC. Segundo Carvalho Filho (2000), qualquer fenômeno físico ou químico que por ocasião de sua ocorrência provoque variações de entalpia pode ser detectado através dessa técnica.

Nos últimos anos, a técnica de DSC vem sendo utilizada para o estudo do comportamento térmico de amidos. O estudo de propriedades térmicas pode auxiliar nos caminhos do processamento de amidos e, também, na exploração e entendimento da estrutura granular. A análise por DSC permite verificar e monitorar propriedades térmicas e transições de fase dos amidos (JI, SEETHARAMAN;

WHITE, 2004; ZHONG; SUN, 2005).

As propriedades térmicas de amidos de diferentes fontes botânicas estão listadas na Tabela 6.

TABELA 6 – PROPRIEDADES TÉRMICAS DE AMIDOS DE DIFERENTES FONTES

FONTE BOTÂNICA T_i (^oC) T_p (^oC) T_f (^oC) ∆H REFERÊNCIA temperatura final de gelatinização ou de complexação; ∆H =gelatinização.

Fonte: BELLO-PÉREZ, MONTEALVO; ACEVEDO (2006b).

Verificou-se que as fontes não convencionais de amido como: banana, inhame e amaranto mostraram temperaturas maiores que os amidos tradicionais como milho, batata e mandioca, porém não há um padrão definido, sendo que a proporção amilose/amilopectina, o tamanho dos grânulos e poder de inchamento representam um papel importante nas propriedades térmicas de amidos nativos.

Para tanto, no presente estudo foi avaliado a influência da secagem e da aplicação de ultra-som nas propriedades térmicas do amido.